CN104009726B - 电子装置及其玻璃封接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使不使用活性钎料而仅利用玻璃封接材料也能得到充分的接合强度的、电子装置及其玻璃封接方法。水晶装置(10)具备元件搭载构件(20)、盖构件(30)、水晶振动元件(40)以及玻璃封接材料(50)。玻璃封接材料(50)以环状设置在盖构件(30)的一个主面(31)侧的周缘和元件搭载构件(20)的一个主面(21)侧的周缘之间，并且使空间(11)内保持真空。

Description

电子装置及其玻璃封接方法
技术领域
本发明涉及在由元件搭载构件和盖构件形成的空间内收容有电子部件元件的结构的电子装置及制造该电子装置时的玻璃封接方法。
背景技术
电子装置一般用于电子设备。特别是，在移动通信设备等电子设备中，多使用作为电子装置的一例的水晶装置。例如，在专利文献1中公开了将元件搭载构件和盖构件利用玻璃封接材料接合并在其空间内收容有作为电子部件元件的水晶振动元件的水晶装置。
图7所示的现有技术的水晶装置90为如下结构：具备元件搭载构件92、盖构件93、水晶振动元件94、玻璃封接材料95以及活性钎料96，元件搭载构件92和盖构件93通过玻璃封接材料95接合，在由元件搭载构件92和盖构件93形成的空间91内气密地封接有水晶振动元件94。盖构件93由金属构成，元件搭载构件92由陶瓷构成。
制造水晶装置90时的玻璃封接方法如下：对盖构件93实施金属镀，并在其上涂布活性钎料96，再在其上涂布玻璃封接材料95，使盖构件93与搭载有水晶振动元件94的元件搭载构件92重合，并在大气压气氛中进行加热，由此使玻璃封接材料95熔化，从而将盖构件93和元件搭载构件92接合。在盖构件93与玻璃封接材料95之间设置活性钎料96的理由在于为了提高盖构件93与元件搭载构件92的接合强度。
在盖构件93上形成活性钎料96例如可以通过以下说明的方法来进行。首先，在盖构件93的与玻璃封接材料95的接合面上通过丝网印刷法、压延辊法等印刷涂布厚度约70[μm]的含有钛、锆、铪中的一种以上活性金属的糊状钎料。然后，在印刷涂布后的含有活性金属的糊状钎料干燥后，利用还原气氛的热处理炉在约800[℃]的温度下加热60分钟，由此形成层厚为约55[μm]的活性钎料96。另外，此时在活性钎料96的表面上形成膜厚为约3[μm]的活性金属的氢化物层。
专利文献1：日本专利第3811423号公报
如前所述，在现有技术的水晶装置90中，为了使盖构件93与元件搭载构件92的接合强度充分，需要在盖构件93与玻璃封接材料95之间设置活性钎料96。然而，对于形成活性钎料96来说，不只是原材料昂贵，还需要专用的丝网印刷设备、还原气氛的热处理炉，而且还需要约800[℃]且60分钟这样的高温且长时间的热处理。因此，存在由于使用活性钎料96而导致制造工序复杂化、制造成本也提高的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供即使不使用活性钎料而仅利用玻璃封接材料也能得到充分的接合强度的电子装置及其玻璃封接方法。
本发明的电子装置，具备：
元件搭载构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面、设置在该一个主面侧的搭载垫以及与该搭载垫电导通且设置在所述另一个主面侧的外部连接端子；
盖构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面，该一个主面侧与所述元件搭载构件的所述一个主面侧重叠，并且与所述元件搭载构件一起形成空间；
电子部件元件，具有与所述搭载垫电连接的连接端子并且收容在所述空间内；以及
玻璃封接材料，以环状设置在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘与所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘之间并且使所述空间内保持真空。
本发明的电子装置的玻璃封接方法，其为制造本发明的电子装置时的玻璃封接方法，包括：
封接材料形成工序，在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘和所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘中至少一个周缘形成所述玻璃封接材料；
盖构件配置工序，通过使所述盖构件的所述一个主面侧夹着所述玻璃封接材料重叠到搭载有所述电子部件元件的所述元件搭载构件的所述一个主面侧而将所述电子部件元件收容于所述空间内；以及
接合工序，通过在真空中加热所述玻璃封接材料而使该玻璃封接材料熔化或软化，使该玻璃封接材料再次固化，由此在所述空间内保持真空的状态下将所述元件搭载构件与所述盖构件接合。
发明效果
根据本发明的电子装置及其玻璃封接方法，通过将玻璃封接材料真空地保持在由盖构件和元件搭载构件形成的空间内，使盖构件与元件搭载构件紧贴的大气压力发挥作用，因此，即使不使用活性钎料而仅利用玻璃封接材料也能得到盖构件与元件搭载构件的充分的接合强度。因此，能够省略活性钎料形成工序，由此能够简化制造工序，同时也能够降低制造成本。
附图说明
图1是表示实施方式1的水晶装置的分解立体图。
图2是表示实施方式1的水晶装置的图1中II-II线截面图。
图3[A]是表示实施方式1的水晶装置的变形例的部分放大截面图，图3[B]是表示其比较例的部分放大截面图。
图4是表示实施方式2的玻璃封接方法的截面图，图4[A]是封接材料形成工序，图4[B]是元件搭载工序，图4[C]是盖构件配置工序。
图5是表示实施方式2的玻璃封接方法中接合工序的概略构成图。
图6是表示对使用低熔点玻璃并改变真空度、加热温度以及加热时间而制作的试样调查封接性及结晶化而得到的结果的图表。图6[A]是加热时间恒定的情况，图6[B]是加热温度恒定的情况。
图7是表示现有技术的水晶装置的截面图。
标号说明
10 水晶装置(电子装置)
11 空间
20 元件搭载构件
21 一个主面
22 另一个主面
23 搭载垫
24 外部连接端子
25 基板部
26 框部
261 突端面
27 导电性胶粘材料
28 内部布线
30 盖构件
31 一个主面
32 另一个主面
33 侧面
40 水晶振动元件(电子部件元件)
41 连接端子
42 水晶片
43 激励电极
50、51 玻璃封接材料
60 真空加热装置
61 真空腔室
62 卤素加热器
63 真空泵
64 真空计
65 吹扫用气体供给源
66 红外线
71、73、74、76 配管
72、75、77 阀
90 水晶装置
91 空间
92 元件搭载构件
93 盖构件
94 水晶振动元件
95 玻璃封接材料
96 活性钎料
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)进行说明。另外，在本说明书及附图中，对本质上相同的构成要素使用相同符号。附图中描绘的形状是为了让本领域技术人员容易理解，因此，与实际尺寸及比率未必一致。以下，采用水晶振动元件作为电子部件元件的一例、采用水晶装置作为电子装置的一例进行说明。另外，将本发明的电子装置的一个实施方式作为“实施方式1的水晶装置”、将本发明的电子装置的玻璃封接方法的一个实施方式作为“实施方式2的玻璃封接方法”进行说明。
图1是表示实施方式1的水晶装置的分解立体图。图2是表示实施方式1的水晶装置的图1中II-II线截面图。以下，根据这些附图进行说明。
图1示出封接材料形成工序后且元件搭载工序前的状态，图2示出接合工序后的状态。关于这些工序如后所述。首先，说明本实施方式1的水晶装置10的概要。
水晶装置10具备元件搭载构件20、盖构件30、水晶振动元件40以及玻璃封接材料50。元件搭载构件20具有存在表里关系的一个主面21及另一个主面22、设置在一个主面21侧的搭载垫23以及与搭载垫23电导通且设置在另一个主面22侧的外部连接端子24。盖构件30具有存在表里关系的一个主面31及另一个主面32，且一个主面31侧与元件搭载构件20的一个主面21侧重叠，并与元件搭载构件20一起形成空间11。水晶振动元件40具有与搭载垫23电连接的连接端子41，并且收容在空间11内。玻璃封接材料50以环状设置在盖构件30的一个主面31侧的周缘与元件搭载构件20的一个主面21侧的周缘之间，使空间11内保持真空。
接着，对本实施方式1的水晶装置10更详细地进行说明。
水晶装置10为如下结构：在水晶振动元件40搭载于元件搭载构件20的状态下，元件搭载构件20与盖构件30利用玻璃封接材料50接合，水晶振动元件40气密地封接在由元件搭载构件20和盖构件30形成的空间11内。
水晶振动元件40由连接端子41、水晶片42和激励电极43构成，在水晶片42的两主面设置有激励电极43，并以从激励电极43延伸到水晶片42的主面的端部的方式设置有连接端子41。
盖构件30包含例如42合金、可伐合金(Kovar)等金属或陶瓷，一个主面31以及另一个主面32为矩形形状的平板。
元件搭载构件20包含例如陶瓷，具有基板部25和框部26。框部26沿基板部25的一个主面21侧的周缘以环状设置。另外，元件搭载构件20在成为空间11的底面的一个主面21侧设置有搭载垫23，在另一个主面22侧设置有外部连接端子24。搭载垫23设置在与水晶振动元件40的连接端子41相对的位置处，通过导电性胶粘材料27与连接端子41电连接。外部连接端子24经由元件搭载构件20的内部布线28(图2)与搭载垫23电连接。
因此，元件搭载构件20中搭载有水晶振动元件40，水晶振动元件40收容在空间11内，且连接端子41与搭载垫23电连接。另外，成为盖构件30为平板状、元件搭载构件20具有凹部的结构，但也可以与此相反，盖构件30为具有凹部的结构，元件搭载构件20为平板状。
另外，玻璃封接材料50沿元件搭载构件20的一个主面21侧的周缘以环状形成。元件搭载构件20的一个主面21侧的周缘是指框部26的突端面261。由此，盖构件30的一个主面31侧以与元件搭载构件20的一个主面21侧接触的状态利用玻璃封接材料50接合。另外，玻璃封接材料50也可以形成在盖构件30上而不形成在元件搭载构件20上，或者与元件搭载构件20一起形成在盖构件30上。
另外，形成为环状的玻璃封接材料50在熔化或软化后再次固化，由此将盖构件30与元件搭载构件20接合。此时，搭载于元件搭载构件20的水晶振动元件40气密地封接在由盖构件30和元件搭载构件20形成的空间11内。
玻璃封接材料50包含例如氧化铅类玻璃、磷酸盐类玻璃等低熔点玻璃。在使用玻璃封接材料50时，与使用金属封接材料时相比，抗氧化性以及耐湿性优良。
接着，对本实施方式1的水晶装置10的作用及效果进行说明。
(1)通过将玻璃封接材料50真空地保持在由盖构件30和元件搭载构件20形成的空间11内，使盖构件30与元件搭载构件20紧贴的大气压力发挥作用，因此，即使不使用活性钎料而仅利用玻璃封接材料50也能得到盖构件30与元件搭载构件20的充分的接合强度。因此，能够省略活性钎料形成工序，由此能够在简化制造工序的同时降低制造成本。需要说明的是，在此所称的“真空”是指基于JIS(Japanese Industrial Standard，日本工业规格)的“以压力低于大气压的气体充满的空间内的状态”。
(2)空间11内的真空度优选为30[Pa]以下且0.001[Pa]以上。使空间11内的真空度为30[Pa]以下的理由是：使与大气压的差更大，得到更充分的接合强度。使空间11内的真空度为0.001[Pa]以上的理由是：能够用比较简单的设备达到该真空度。
(3)盖构件30的与玻璃封接材料50接触的面包含氧化层，玻璃封接材料50含有氧化铅，当氧化层中含有的氧与玻璃封接材料50中含有的铅在盖构件30与玻璃封接材料50接触的面化学键合时，该化学键合使盖构件30与元件搭载构件20的接合强度更牢固。该化学键合如后所述可以通过实施方式2的玻璃封接方法得到。因此，盖构件30也可以是陶瓷。
图3[A]是表示实施方式1的水晶装置的变形例的部分放大截面图，图3[B]是表示其比较例的部分放大截面图。以下，根据图1至图3进行说明。
根据图1及图2，对作为本变形例的前提的盖构件30以及元件搭载构件20的形状进行说明。盖构件30为平板状且矩形。元件搭载构件20包括设置有搭载垫23的平板状且矩形的基板部25以及设置在基板部25的周缘且元件搭载构件20的一个主面21侧的矩形的框部26。框部26的矩形的外周比盖构件30的矩形的外周大。元件搭载构件20的一个主面21侧的周缘是指框部26的突端面261。
根据图3[A]对本变形例的特征进行说明。玻璃封接材料50未从框部26的突端面261向外侧渗出。另外，玻璃封接材料50附着在盖构件30的一个主面31与另一个主面32之间的侧面33上，且从侧面33到框部26的突端面261以玻璃料状附着。这样的本变形例的结构可以通过后述的实施方式2的玻璃封接方法容易地得到。本变形例的其他构成与前述的实施方式1相同。
根据图3[B]对比较例进行说明。玻璃封接材料51从框部26的突端面261向外侧渗出。另外，玻璃封接材料51未附着于盖构件30的一个主面31与另一个主面32之间的侧面33，因此，并未从侧面33到框部26的突端面261以玻璃料状附着。这样的比较例的结构可以通过例如在大气压气氛中进行玻璃封接来得到。另外，比较例中空间11内成为大气压。比较例的其他构成与本变形例相同。
根据图3[A]、[B]对本变形例的作用及效果进行说明。
(1)在比较例中，玻璃封接材料51从突端面261向外侧渗出，因此，渗出后的玻璃封接材料51碰到输送用托盘等，玻璃封接材料51产生裂缝。与此相对，在本变形例中，玻璃封接材料50未从突端面261向外侧渗出，因此，能够防止玻璃封接材料50在输送中等产生裂缝，由此能够提高制造成品率。
(2)在比较例中，玻璃封接材料51未附着在侧面33上，因此，玻璃封接材料51并未从侧面33到突端面261以玻璃料状附着。与此相对，在本变形例中，玻璃封接材料50附着在侧面33上，且玻璃封接材料50从侧面33到突端面261以玻璃料状附着，由此，玻璃封接材料50牢固地附着在盖构件30的侧面33以及一个主面31这两面上，因此，能够进一步提高盖构件30与元件搭载构件20的接合强度。
(3)在本变形例中，玻璃封接材料50附着在侧面33上，且玻璃封接材料50从侧面33到突端面261以玻璃料状附着，由此使盖构件30与元件搭载构件20之间的玻璃封接材料50的厚度与比较例相比变薄。因此，本变形例中装置的高度ha与比较例中装置的高度hb相比变低。因此，根据本变形例，能够实现装置的低背化即小型化。
图4是表示实施方式2的玻璃封接方法的截面图，图4[A]是封接材料形成工序，图4[B]是元件搭载工序，图4[C]是盖构件配置工序。图5是表示实施方式2的玻璃封接方法中的接合工序的概略构成图。以下，根据这些附图进行说明。
本实施方式2的玻璃封接方法是制造实施方式1的水晶装置10时的玻璃封接方法，含有以下工序。
封接材料形成工序，在盖构件30的一个主面31侧的周缘和元件搭载构件20的一个主面21侧的周缘中的至少一个周缘形成玻璃封接材料50(图4[A])。在本实施方式2中，仅在元件搭载构件20中形成玻璃封接材料50。
盖构件配置工序，通过将盖构件30的一个主面31侧以夹着玻璃封接材料50的方式与搭载有水晶振动元件40的元件搭载构件20(图4[B])的一个主面21侧重叠而将水晶振动元件40收容在空间11内(图4[C])。在本实施方式2中，元件搭载构件20的一个主面21侧相当于框部26的突端面261。
接合工序，通过在真空中加热玻璃封接材料50而使玻璃封接材料50熔化或软化，使玻璃封接材料50再次固化，由此在空间11内保持真空的状态下将元件搭载构件20与盖构件30接合(图5)。
接着，对本实施方式2的玻璃封接方法说明具体的一例。
接合工序中真空中的真空度为30[Pa]以下且0.001[Pa]以上。
盖构件30为平板状。元件搭载构件20包括设置有搭载垫23的平板状的基板部25以及设置在基板部25的周缘且元件搭载构件20的一个主面21侧的框部26。此时，在接合工序中，利用红外线从盖构件30的另一个主面32侧进行加热，由此在真空中加热玻璃封接材料50，使玻璃封接材料50熔化或软化。
接合工序包括在玻璃封接材料50的固化结束前使真空中的真空度变为比在此之前高的高压的工序。在此所称的“高压”包含低于大气压的压力、大气压以及超过大气压的压力。
接着，对本实施方式2的玻璃封接方法的各工序更详细地进行说明。
＜封接材料形成工序(图4[A])＞
封接材料形成工序是对在一个主面21侧设置有搭载垫23、在另一个主面22侧设置有与搭载垫23电连接的外部连接端子24的元件搭载构件20沿一个主面21的周缘以环状形成玻璃封接材料50的工序。在本实施方式2中，一个主面21侧的周缘是指框部26的突端面261。玻璃封接材料50例如通过丝网印刷法将玻璃料糊涂布到框部26的突端面261上后使其干燥而形成。
＜元件搭载工序(图4[B])＞
元件搭载工序是通过使水晶振动元件40的连接端子41电连接及机械连接到元件搭载构件20的搭载垫23上而将水晶振动元件40搭载到元件搭载构件20上的工序。在元件搭载工序中，在元件搭载构件20的搭载垫23上涂布导电性胶粘材料27，使水晶振动元件40的连接端子41与导电性胶粘材料27接触，并使导电性胶粘材料27固化，由此使搭载垫23与连接端子41电连接。需要说明的是，该元件搭载工序包含在水晶装置的制造方法的工序中，但未必包含在本实施方式2的玻璃封接方法的工序中。
＜盖构件配置工序(图4[C])＞
盖构件配置工序是通过使盖构件30的一个主面31侧与元件搭载构件20的一个主面21侧即框部26的突端面261接触而以将水晶振动元件40收容于空间11内的方式配置盖构件30的工序。
＜接合工序(图5)＞
图5是表示接合工序中使用的真空加热装置的一例的概略构成图。真空加热装置60具备：真空腔室61、作为加热源的卤素加热器62、真空泵63、真空计64、吹扫用气体供给源65等。真空腔室61中收容有卤素加热器62，经由配管71及阀72连接有真空泵63，经由配管73连接有真空计64，经由配管74连接有大气开放用阀75，经由配管76及阀77连接有吹扫用气体供给源65。
接着，关于接合工序的详细的一例，以图5为主进行说明。
首先，将在元件搭载构件20上夹着玻璃封接材料50重叠有盖构件30的状态下的水晶装置10(图4[C])放入真空腔室61中。然后，通过使阀72为“闭”、阀75、77为“开”，用氮气替换真空腔室61内的空气。接着，通过使阀75、77为“闭”、阀72为“开”，并使真空泵63为“开启”而开始抽真空。此时，玻璃封接材料50为涂布有玻璃料糊并使其干燥后的状态，因此，在玻璃封接材料50与盖构件30之间产生微小的间隙。气体从该间隙出入，从而使真空腔室61内的真空度与水晶装置10的空间11(图4[C])内的真空度大致相等。
然后，在利用真空计64测定的真空度为例如30[Pa]以下后，使卤素加热器62为“开启”，开始加热。也就是说，利用红外线66从盖构件30的另一个主面32侧开始加热，由此在真空中加热玻璃封接材料50，使玻璃封接材料50熔化或软化。然后，使卤素加热器62为“开启”开始经过规定时间后，使卤素加热器62为“关闭”，结束加热。此时，也可以在玻璃封接材料50的固化结束前将真空腔室61内的真空度变为比到在此之前的压力高的高压。具体而言，在使卤素加热器62为“关闭”开始经过规定时间后，通过使阀77为“开”来向真空腔室61内导入氮气，或者通过使阀75、77为“开”来用大气压的氮气充满真空腔室61内。另外，也可以通过使阀72、75为“闭”且使阀77为“开”，用超过大气压的氮气充满真空腔室61内。最后，从真空腔室61中取出利用玻璃封接材料50将元件搭载构件20与盖构件30接合后的状态的水晶装置10(图2)。
接着，对本实施方式2的玻璃封接方法的作用及效果进行说明。
(1)通过在真空中加热玻璃封接材料50而使玻璃封接材料50熔化或软化，使玻璃封接材料50再次固化，由此以保持空间11内真空的状态将元件搭载构件20与盖构件30接合，由此能够得到保持空间11内真空的水晶装置10。因此，如前所述，即使不使用活性钎料而仅利用玻璃封接材料50也能得到盖构件30与元件搭载构件20的充分的接合强度，因此，能够省略活性钎料形成工序，由此能够简化制造工序，并且也能够降低制造成本。另外，根据本实施方式2，能够省略活性钎料形成工序，另一方面，需要真空设备等接合工序或多或少变复杂。但是，与省略活性钎料形成工序的简化相比，接合工序只是稍微复杂化，因此整体上能够简化制造工序。
(2)在接合工序中的真空中的真空度为30[Pa]以下且0.001[Pa]以上时，空间11内的真空度可以为30[Pa]以下且0.001[Pa]以上，因此，如前所述，能够通过比较简单的设备得到更充分的盖构件30与元件搭载构件20的接合强度。
(3)在接合工序中，例如在从盖构件30侧加热玻璃封接材料50的情况下，由加热源产生的热经由盖构件30传递到玻璃封接材料50。此时，在现有技术中，在大气压气氛中加热水晶装置，由此，供给到盖构件的热在大气压气氛中也通过向大气传递而逃散，因此，如果不这样使盖构件达到高温，则不能将玻璃封接材料加热到期望的温度。与此相对，在本实施方式2中，通过在真空中加热水晶装置10，供给到盖构件30的热几乎没有逃散到真空中，大多经由盖构件30传递到玻璃封接材料50。也就是说，根据本实施方式2，通过减小接合工序中盖构件30与玻璃封接材料50的温度差，能够缓和热压力，因此能够减少在制造工序中产生的损伤，由此能够进一步提高盖构件30与元件搭载构件20的接合强度。
(4)在接合工序中在玻璃封接材料50的固化结束前将真空中的真空度变为比在此之前的压力高的高压的情况下，通过在玻璃封接材料50熔化或软化、保持空间11内气密的状态下提高空间11外的气压，使盖构件30与元件搭载构件20紧贴的力发挥作用。其结果，使熔化或软化的玻璃封接材料50铺开，玻璃封接材料50的附着面积增加，因此，能够进一步提高盖构件30与元件搭载构件20的接合强度。
(5)在接合工序中在玻璃封接材料50的固化结束前将真空中的真空度变为比在此之前的压力高的高压的情况下，在将真空度变为高压时，通过调节其真空度，能够得到图3[A]所示的结构。也就是说，在将真空度变为高压时，通过调节其真空度，将玻璃封接材料50压入空间11内的力充分发挥作用，因此，能够得到玻璃封接材料50未从框部26的突端面261向外侧渗出的结构(图3[A])。另外，施加一定以上的使盖构件30与元件搭载构件20紧贴的力时，例如从图2所示的状态变化为图3[A]所示的状态。也就是说，在将真空度变为高压时，通过调节其真空度，能够得到玻璃封接材料50附着于盖构件30的侧面33且玻璃封接材料50从侧面33到框部26的突端面261以玻璃料状附着的结构(图3[A])。
(6)在接合工序中在玻璃封接材料50的固化结束前将真空中的真空度变为比在此之前的压力高的高压的情况下，在将真空度变为高压时，通过调节其真空度，能够除去玻璃封接材料50中产生的空隙。在接合工序中，在真空中使玻璃封接材料50加热、熔化、软化时，水晶装置10的空间11(图4[C])内残留的少量气体侵入熔化、软化的玻璃封接材料50中，并成为气泡向外逸出。在该状态下，在真空中进行冷却时，气泡以空隙的形式残留在固化后的玻璃封接材料50中。该空隙成为接合强度降低的原因。因此，通过在玻璃封接材料50的固化结束前施加高压而除去该空隙。从得到充分的压力、操作简单以及也可以期待基于骤冷的效果考虑，此处的“高压”优选为大气压。在此，“基于骤冷的效果”是指，玻璃封接材料50利用大气压的气体骤冷，由此使玻璃封接材料50急速固化，因此，能够迅速抑制气泡向玻璃封接材料50侵入。骤冷的温度分布(profile)例如为100[℃/分钟]。
(7)在接合工序中，在真空中加热玻璃封接材料50时，通过使真空中的真空度以及加热的温度和时间在玻璃封接材料50不发生结晶化的范围内，能够防止玻璃封接材料50的结晶化而导致的玻璃封接材料50的强度降低。
根据图6进行详细说明。图6是表示对使用低熔点玻璃并改变“真空度、加热温度以及加热时间”而制作的试样调查“封接性以及结晶化”而得到的结果的图表。图6[A]是加热时间恒定为30[分钟]的情况，图6[B]是加热温度恒定为330[℃]的情况。对于制作的试样，如果接合强度为允许值以上则记作封接OK，如果低于允许值则记作封接NG。此时使用的低熔点玻璃的组成除热膨胀率调节用填料以外如下所述。氧化铅(PbO)55[重量%]、氟化铅(PbF2)18[重量%]、二氧化钛(TiO2)6[重量%]、氧化铌(Nb2O5)4[重量%]、氧化铋(Bi2O3)5[重量%]、氧化硼(B2O3)3[重量%]、氧化锌(ZnO)3[重量%]、氧化铁(Fe2O3)3[重量%]、氧化铜(CuO)2[重量%]、氧化钙(CaO)1[重量%]。需要说明的是，该低熔点玻璃的封接推荐温度为320[℃]。
由该结果可知，真空度越高、加热温度越高、加热时间越长，都越容易引起低熔点玻璃的结晶化。其理由认为是，真空度越高、加热温度越高、加热时间越长，低熔点玻璃中的氧越向气相中扩散，由此低熔点玻璃的化学组成发生变化，从而容易结晶化。另外，如果低熔点玻璃结晶化，则该部分变脆，接合强度降低。
如前所述，为了增大与大气压的差从而得到充分的接合强度，优选真空度尽可能高。另一方面，如图6所示，真空度越高，玻璃封接材料50越结晶化，由此使接合强度降低。例如，在加热温度为330[℃]的情况下，真空度为1[Pa]时，在20[分钟]以上发生结晶化，真空度为0.01[Pa]以下时，在5[分钟]以上发生结晶化。因此，考虑封接性时，在加热温度为330[℃]的情况下，优选真空度为0.01[Pa]以下、加热时间为1～5[分钟](更优选为1[分钟])。
(8)在盖构件30的与玻璃封接材料50接触的面包含氧化层且玻璃封接材料50含有氧化铅的情况下，在盖构件30与玻璃封接材料50接触的面上，氧化层中含有的氧与玻璃封接材料50中含有的铅在接合工序中化学键合，因此，通过该化学键合，能够使盖构件30与元件搭载构件20的接合强度更牢固。例如，盖构件30包含表面具有镍镀层的42合金时，在其镍镀层的表面上利用大气中的氧自然地形成镍氧化层。另一方面，在包含普通的低熔点玻璃的玻璃封接材料50中含有氧化铅。氧化铅赋予玻璃低熔点性的理由是，Pb-O键与硅酸盐玻璃的Si-O键相比弱，在低温下容易解离，并且，在铅原子上存在非共用电子对，因此它们相互排斥而阻碍网状物形成。与这样的氧化铅的性质相关，可以认为在接合工序中，在真空中加热玻璃封接材料50时，氧化铅解离成氧和铅，该铅与镍氧化层的氧键合。另外，在大气中对玻璃封接材料50进行加热时，即使氧化铅解离为氧和铅，由于由大气供给氧，因此该铅也不会与镍氧化层的氧键合。另外，在还原气氛中加热玻璃封接材料50时，玻璃封接材料50中包含的氧化铅等氧化物被还原，由此使玻璃封接材料50的化学组成发生变化，强度降低。
接着，关于通过图2所示的本实施方式2得到的水晶装置10和图7所示的现有技术的水晶装置90，对进行拉伸试验而得到的结果进行说明。
试验方法如下所述。首先，分别准备各10个水晶装置10、90。然后，在各个盖构件30、93的露出的整个主面上焊接环状的铜线。接着，在按压元件搭载构件20、92的同时在环状的铜线上挂上推拉力计的钩，用5[mm/分钟]的速度牵拉环状的金属丝，直至盖构件30、93被剥离。
试验结果如下所述。现有技术的水晶装置90的断裂点的平均值为6.4[N]。本实施方式2的水晶装置10的断裂点的平均值为17.2[N]。也就是说，根据本实施方式2，尽管不使用活性钎料，也能够得到现有技术的约3倍的断裂强度。另外，本实施方式2中，在断裂后的盖构件30上全部附着有玻璃料。这意味着，不是在玻璃封接材料50与盖构件30的界面发生剥离，而表示发生玻璃封接材料50的主体(bulk)破坏，即使不使用活性钎料，也能够得到玻璃封接材料50与盖构件30的充分的接合强度。
以上，参照上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述各实施方式。关于本发明的构成、细节，可以进行本领域技术人员能理解的各种变更。例如，作为电子部件元件，可以使用由陶瓷构成的压电振动元件、电容器元件、半导体元件等。电子装置可以收容有多个电子部件元件。另外，在本发明中，也包含将上述各实施方式的构成的一部分或全部相互适当组合而成的方式。

Claims (5)

1.一种电子装置的玻璃封接方法，其为制造如下电子装置时的玻璃封接方法，
所述电子装置具备：
元件搭载构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面、设置在该一个主面侧的搭载垫以及与该搭载垫电导通且设置在所述另一个主面侧的外部连接端子；
盖构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面，该一个主面侧与所述元件搭载构件的所述一个主面侧重叠，并且与所述元件搭载构件一起形成空间；
电子部件元件，具有与所述搭载垫电连接的连接端子并且收容在所述空间内；以及
玻璃封接材料，以环状设置在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘与所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘之间并且使所述空间内保持真空，
所述玻璃封接方法包括：
封接材料形成工序，在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘和所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘中至少一个周缘形成所述玻璃封接材料；
盖构件配置工序，通过使所述盖构件的所述一个主面侧夹着所述玻璃封接材料重叠到搭载有所述电子部件元件的所述元件搭载构件的所述一个主面侧而将所述电子部件元件收容于所述空间内；以及
接合工序，通过在真空中加热所述玻璃封接材料而使该玻璃封接材料熔化或软化，使该玻璃封接材料再次固化，由此在所述空间内保持真空的状态下将所述元件搭载构件与所述盖构件接合，
其中，所述接合工序包括在真空中加热所述玻璃封接材料时使所述真空中的真空度在所述固化结束前变为比在此之前的压力高的高压的工序。
2.一种电子装置的玻璃封接方法，其为制造如下电子装置时的玻璃封接方法，
所述电子装置具备：
元件搭载构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面、设置在该一个主面侧的搭载垫以及与该搭载垫电导通且设置在所述另一个主面侧的外部连接端子；
盖构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面，该一个主面侧与所述元件搭载构件的所述一个主面侧重叠，并且与所述元件搭载构件一起形成空间；
电子部件元件，具有与所述搭载垫电连接的连接端子并且收容在所述空间内；以及
玻璃封接材料，以环状设置在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘与所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘之间并且使所述空间内保持真空，
所述玻璃封接方法包括：
封接材料形成工序，在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘和所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘中至少一个周缘形成所述玻璃封接材料；
盖构件配置工序，通过使所述盖构件的所述一个主面侧夹着所述玻璃封接材料重叠到搭载有所述电子部件元件的所述元件搭载构件的所述一个主面侧而将所述电子部件元件收容于所述空间内；以及
接合工序，通过在真空中加热所述玻璃封接材料而使该玻璃封接材料熔化或软化，使该玻璃封接材料再次固化，由此在所述空间内保持真空的状态下将所述元件搭载构件与所述盖构件接合，
其中，
所述盖构件为平板状且矩形，
所述元件搭载构件包括设置有所述搭载垫的平板状且矩形的基板部以及设置在该基板部的周缘且该元件搭载构件的所述一个主面侧的矩形的框部，
所述框部的矩形的外周比所述盖构件的矩形的外周大，
所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘是指所述框部的突端面，
在所述接合工序中，在真空中加热所述玻璃封接材料时，通过使所述真空中的真空度在所述固化结束前变为比在此之前的压力高的高压而将所述玻璃封接材料以不从所述框部的突端面向外侧渗出的方式压入。
3.一种电子装置的玻璃封接方法，其为制造如下电子装置时的玻璃封接方法，
所述电子装置具备：
元件搭载构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面、设置在该一个主面侧的搭载垫以及与该搭载垫电导通且设置在所述另一个主面侧的外部连接端子；
盖构件，具有存在表里关系的一个主面和另一个主面，该一个主面侧与所述元件搭载构件的所述一个主面侧重叠，并且与所述元件搭载构件一起形成空间；
电子部件元件，具有与所述搭载垫电连接的连接端子并且收容在所述空间内；以及
玻璃封接材料，以环状设置在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘与所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘之间并且使所述空间内保持真空，
所述玻璃封接方法包括：
封接材料形成工序，在所述盖构件的所述一个主面侧的周缘和所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘中至少一个周缘形成所述玻璃封接材料；
盖构件配置工序，通过使所述盖构件的所述一个主面侧夹着所述玻璃封接材料重叠到搭载有所述电子部件元件的所述元件搭载构件的所述一个主面侧而将所述电子部件元件收容于所述空间内；以及
接合工序，通过在真空中加热所述玻璃封接材料而使该玻璃封接材料熔化或软化，使该玻璃封接材料再次固化，由此在所述空间内保持真空的状态下将所述元件搭载构件与所述盖构件接合，
其中，
所述盖构件为平板状且矩形，
所述元件搭载构件包括设置有所述搭载垫的平板状且矩形的基板部以及设置在该基板部的周缘且该元件搭载构件的所述一个主面侧的矩形的框部，
所述框部的矩形的外周比所述盖构件的矩形的外周大，
所述元件搭载构件的所述一个主面侧的周缘是指所述框部的突端面，
在所述接合工序中，在真空中加热所述玻璃封接材料时，通过使所述真空中的真空度在所述固化结束前变为比在此之前的压力高的高压，使所述玻璃封接材料附着到所述盖构件的所述一个主面与所述另一个主面之间的侧面上，且使该玻璃封接材料从该侧面到所述框部的所述突端面附着。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子装置的玻璃封接方法，其中，在所述接合工序中，在真空中加热所述玻璃封接材料时，通过使所述真空中的真空度在所述固化结束前变为比在此之前的压力高的高压而除去在所述玻璃封接材料中产生的空隙。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的电子装置的玻璃封接方法，其中，在所述接合工序中，在真空中加热所述玻璃封接材料时，使所述真空中的真空度以及所述加热的温度和时间在所述玻璃封接材料不发生结晶化的范围内。
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